辐射计中太阳能恒温系统设计

【摘要】：本论文设计了辐射计中的恒温系统,使用太阳能为系统供电,分析了太阳能采集和存储的原理,研究了蓄电池的充放电方式以及电路设计。着重研究了如何提高太阳能采集效率,采用最大功率点跟踪技术和日跟踪技术配合的方式作为提高其采集效率的方案,保证系统工作在稳定状态下。太阳能采集模块和恒温模块分别以STM32和NEC单片机为平台实现,以减少系统功耗为设计原则,保证辐射计在恒温状态下稳定工作。 首先,本文分析了太阳能的采集和存储原理以及采集方案的提出,并且研究了太阳能系统中蓄电池的充放电方式,采用继电器作为开关调节,配合系统的逻辑控制,保证系统工作在连续模式下。 其次,论文着重分析了MPPT技术中各种算法的优缺点,选择间歇扫描法提高太阳能采集效率,仿真设计了BUCK降压斩波电路,然后在仿真的基础上设计了硬件电路。 再次,论文详细分析研究了恒温模块的工作原理与方案,采用半导体制冷片为系统提供加热和制冷,配合H桥电路以及具有温控特性的传感器电路,使系统处于可调节范围的恒温状态下,保证辐射计系统能够工作在恶劣的环境中。 最后,以STM32和NEC单片机为硬件开发平台,编程实现各项逻辑功能以及算法,在太阳能模块和恒温模块分别调试正确后,将两个模块联合调试和改进,最终完成整个系统的稳定运行,并且将采集到的各项数据使用matlab生成曲线便于观察。 【关键词】：辐射计 太阳能采集 恒温系统 MPPT技术 日跟踪技术 传感器电路
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-7
• 1 绪论7-11
• 1.1 课题背景7-9
• 1.1.1 概述7-8
• 1.1.2 国内外研究现状8-9
• 1.2 课题研究意义9-10
• 1.3 本文的主要工作10-11
• 2 太阳能采集系统分析与研究11-29
• 2.1 太阳能采集系统概述11-12
• 2.2 太阳能电池原理12-17
• 2.2.1 太阳能电池的工作原理12-14
• 2.2.2 太阳能电池的性质14-16
• 2.2.3 太阳能电池的分类16-17
• 2.3 蓄电池的充放电分析17-20
• 2.3.1 蓄电池的原理分析17-18
• 2.3.2 蓄电池的技术指标18-19
• 2.3.3 蓄电池的充放电性质19-20
• 2.4 最大功率点跟踪20-29
• 2.4.1 最大功率点跟踪的原理20-21
• 2.4.2 最大功率点跟踪技术的算法研究21-24
• 2.4.3 BUCK降压斩波电路的分析和仿真24-29
• 3 太阳能采集系统电路设计29-39
• 3.1 主控制电路设计29-34
• 3.1.1 外接存储器电路设计30-31
• 3.1.2 液晶显示与接口电路设计31-32
• 3.1.3 程序下载电路设计32-33
• 3.1.4 UART接口电路设计33
• 3.1.5 实时时钟电路设计33-34
• 3.2 电机驱动电路设计34-36
• 3.3 传感器电路设计36
• 3.4 蓄电池充放电电路设计36-39
• 4 辐射计恒温系统的设计39-47
• 4.1 辐射计恒温系统概述39-41
• 4.2 加热与制冷模块原理分析及电路设计41-44
• 4.2.1 加热与制冷的原理分析41-42
• 4.2.2 加热与制冷的控制电路设计42-44
• 4.3 传感器模块原理分析及电路设计44-47
• 4.3.1 温度传感器的原理分析44-46
• 4.3.2 传感器模块的电路设计46-47
• 5 系统软件编程实现47-56
• 5.1 太阳能采集系统的软件分析47-50
• 5.1.1 采集系统的控制模块编程实现47-48
• 5.1.2 传感器以及时钟模块的软件实现48-50
• 5.2 恒温系统的软件分析50-56
• 5.2.1 恒温系统的控制模块软件实现50-51
• 5.2.2 传感器模块软件实现51-56
• 6 系统调试结果56-63
• 6.1 太阳能采集系统测试56-58
• 6.2 恒温系统测试58-61
• 6.3 整机系统联合调试61-63
• 结束语63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-67
• 附件A 太阳能采集模块电路图67-68
• 附件B 恒温控制模块电路图68-69
• 附件C 太阳能采集模块PCB69
• 附件D 恒温控制模块PCB69-70
• 附件E 系统联合调试安装图70

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